浮头式换热器换设计

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1、换热器设计设计任务和初始条件两流休温度的变化情况：热流体进口温度326.9°C,出口温度176.8°C,其流量为73672.279Kg/h,压力为4.4Mpa；冷流体（原料）进口温度20°C,流量为136.008加2/力,压力为1.2Mpa。经过AspenPlus模拟，热流体用量为4636.480亦*,出口流体温度为215.7°Co换热器的选型影响换热器选型的因素换热器的种类繁多，在对换热器进行选型时，有许多因素要考虑，主要包括流体的性质、压力、温度、压降以及可调范围；对清洗和维修的要求；材料价格及制造成本；现场安装和维修的难易程度；动力消耗的大小；使用寿命和可靠性（包括使用的安全性和可行

2、性）等。另外，在换热过程中流体的种类、流量、粘度和热导率等一些物理性质以及热敏性、腐蚀性等化学性质，在选型的过程中都要考虑在内。当然工艺条件、各种费用、安装条件的允许范围等因素，要使换热器在其有生之年，尽其所能。换热器应达到的要求要满足工艺要求，具有较高的传热效率，低压力降；重量轻但能够承受操作压力，有可靠的使用寿命；产品质量高，操作安全性高；所使用材料与过程流体相容；设计简单，制造方便，安装容易，易于维护和检修。换热器的类型换热器的种类很多，根据其热量传递的方法的不同，可以分为3种形式：间壁式、直接接触式和蓄热式。根据结构大致可以分为管式换热器和板式换热器。各种换热器的特点板託换热器陥单

3、位体积的传热面积较大，并且设备紧凑，耗材少,传热系数大，热损失少，但能力较差，加工难度较大，成木较高。管式换热器的应用已有很悠久的历史，现在，它被当作一种传统的标准换热设备在很多工业部门中人量使用，尤其在石油、化工、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式换热器仍处于主导地位。虽然列管式换热器在传热效率、紧凑性和金属耗量等方面不及某些新型换热器，但它具有结构简单、坚固耐用、适应性强、制造材料广泛等独特的优点，因而在换热设备中仍处于主导地位。确定换热器设计方案（1）换热器的选择由于该过程在高温高压的情况下进行，并且温差较人，综合各种换热器的优缺点，确定选用浮头式换热器。（2）管层安排单从操作

4、压力来看，应让加热蒸汽走管层，物料走壳层。考虑到物料有毒性，并且易燃。如果发生泄漏，物料走管道，出来还有壳层保护，为及时采取措施赢得一定的时间。故选择让冷物料走管层，热流体走壳层。确定物性数据定性温度：对于低粘度的流体，其立性温度可取流体进出口温度的平均值。故売层蒸汽的定性温度为T_J+Tout__2'严畀6.8“1.85叱管层物料的定性温度为t二=2°+215.7=]]7.85°C22可以根据立性温度，查取壳层和管层的相关数据。由于条件限制，不能实测，本设计物性数据都用AspenPlus来模拟，结果如下所示:壳层中蒸汽在251.85°C下的相关物性数据：密度p、=19.99kg/定压比热

5、容Cpi=7301.936//(Kg.K)热导率21=0.6166813W/(mK)黏度=1.072x10"TVS甲醇物料在117.85°C时的物性数据:密度p2=1.5312kg/m3定压比热容J=1600.009丿/(Kg.K)热导率A2=0.0248187W/(m.AT)黏度“2=1.2926xlO-5Pa.S估算传热面积热流量0=/n1C/,1Ar1=73672.297x7.032x(326.9—176.8)=22429.7KW平均传热温差按逆流计算，1严.9-176.8215.7-20171.89°C△八一△笃(326.9-176.8)-(215.7-20)Ar2传热面积由于売层

6、蒸汽的压力较高，故先假设K=100W/（加Jk）,则估算的换热面积为22429700130x171.89=1003.8/n2工艺结构尺寸管径和管内流速选用057x3.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速均=20加/$管程数和传热管数可依据传热管内径和流速确定单程传热管数=505.5=506109375-d.2-u413600x1.5312x0.785x0.052x20取标准排列，则传热管束为517按单管层计算，所需的传热管长度为1003.8…“L-卩二二一11.08m叫N,3.14x506x0.057国标（GB151）推荐的传热管长度为1.0m,1.5m,2.0m,2.5m,30m,4.

7、5m,6.0m,7.5m,9.0m,12m。本设计采用标准设计，使用传热管L=12.0m,则该换热器的管程数位N”+=将"故传热管总根数N,=517平均传热温差校止及壳程数平均传热温斧校正系数r二热流体的温降=326.9—176.8=0767冷流体的温升215.7-20'p_冷流体的温升=215.7-20=°637?一两流体的最初温升—326.9・20—…按单壳层，单管程结构，查得=0.96平均传热温差—『汕=0.97